Raspberry Pi mendesain MCU-nya sendiri bersama dengan papan $4

Raspberry Pi telah merancang mikrokontroler (MCU) miliknya sendiri, RP2040, dan meluncurkan board baru seharga $4 berdasarkan MCU baru, Raspberry Pi Pico, yang dapat diprogram dalam C dan MicroPython.

RP2040 dilengkapi dengan prosesor Arm Cortex-M0+ dual-core dengan RAM internal 264KB dan mendukung Flash off-chip hingga 16MB. Berbagai pilihan I/O fleksibel termasuk I2C, SPI, serta I/O yang dapat diprogram (PIO). Chief Operating Officer Raspberry Pi, James Adams, mengatakan dalam sebuah blog, “Kami memiliki tiga tujuan desain utama untuk RP2040:kinerja tinggi, terutama untuk beban kerja bilangan bulat; I/O fleksibel, untuk memungkinkan kita berbicara dengan hampir semua perangkat eksternal; dan tentu saja, biaya rendah, untuk menghilangkan hambatan masuk. Kami mendapatkan chip kecil yang sangat kuat, menjejalkan semua ini ke dalam paket QFN-56 7 × 7 mm yang hanya berisi dua milimeter persegi silikon 40 nm.”

Dia menambahkan bahwa dengan enam bank RAM independen, dan sakelar yang terhubung penuh di jantung struktur busnya, mudah untuk mengatur inti dan mesin DMA untuk berjalan secara paralel tanpa pertengkaran. Selain itu, karena Cortex-M0+ tidak memiliki unit titik-mengambang, Raspberry Pi telah menugaskan fungsi titik-mengambang yang dioptimalkan dari Mark Owen, penulis perpustakaan Qfplib; ini jauh lebih cepat daripada yang setara dengan pustaka GCC dan dilisensikan untuk digunakan pada produk berbasis RP2040.

Adams berkata, “Dengan dua inti cepat dan sejumlah besar RAM on-chip, RP2040 adalah platform hebat untuk aplikasi pembelajaran mesin. Untuk power user, kami menyediakan C SDK lengkap, toolchain berbasis GCC, dan integrasi Visual Studio Code. Untuk pemula, dan pengguna lain yang lebih menyukai bahasa tingkat tinggi, kami telah bekerja dengan Damien George, pencipta MicroPython, untuk membuat port yang disempurnakan seharga RP2040; itu memperlihatkan semua fitur perangkat keras chip, termasuk subsistem PIO inovatif kami. Dan teman kami Aivar Annamaa telah menambahkan dukungan MicroPython RP2040 ke Thonny IDE yang populer.”

Dalam blognya, Adams menjelaskan alasan memproduksi silikon sendiri. Dia mengatakan Raspberry Pi telah cukup berhasil membantu menjembatani dunia perangkat lunak dan perangkat keras, dan sebagai hasilnya terjual 37 juta unit hingga saat ini. Namun, dia mengatakan papan yang ada memiliki batasan – misalnya Raspberry Pi Zero mengkonsumsi urutan 100mW; Raspberry Pi sendiri tidak mendukung input analog; dan meskipun dimungkinkan untuk menjalankan perangkat lunak “bare metal” pada Raspberry Pi, perangkat lunak yang berjalan di bawah sistem operasi tujuan umum seperti Linux tidak cocok untuk kontrol latensi rendah dari masing-masing pin I/O.

Dia menambahkan bahwa banyak aplikasi cenderung memasangkan Raspberry Pi mereka dengan mikrokontroler. Sementara Raspberry Pi dapat melakukan komputasi, akses jaringan, dan penyimpanan, mikrokontroler menangani input analog dan I/O latensi rendah.

Oleh karena itu dengan membuat silikon sendiri, dapat meningkatkan kinerja, I/O dan biaya. Dalam mengembangkan RP2040, katanya, mereka belajar dari penggunaan mikrokontroler lain di produk Raspberry Pi.

Selain mikrokontroler dan board, Raspberry Pi juga telah bekerja sama dengan berbagai mitra untuk membuat berbagai board lain berdasarkan platform silikon RP2040, serta aksesoris untuk Raspberry Pi Pico. Mitra ini termasuk Adafruit, Arduino, Pimoroni, dan Sparkfun.

Fitur utama RP2040

• Dual-core Arm Cortex-M0+ @ 133MHz
• 264KB (ingat kilobyte?) RAM on-chip
• Mendukung memori Flash off-chip hingga 16MB melalui bus QSPI khusus
• Pengontrol DMA
• Periferal interpolator dan pembagi bilangan bulat
• 30 pin GPIO, 4 di antaranya dapat digunakan sebagai input analog
• 2 × UART, 2 × pengontrol SPI, dan 2 × pengontrol I2C
• 16 × saluran PWM
• 1 × USB 1.1 controller dan PHY, dengan dukungan host dan perangkat
• 8 × Mesin status I/O (PIO) yang Dapat Diprogram Raspberry Pi
• Mode boot penyimpanan massal USB dengan dukungan UF2, untuk pemrograman drag-and-drop.

Papan $4

Seiring dengan mikrokontroler baru, perusahaan juga memperkenalkan papan seharga $ 4, Raspberry Pi Pico. Ini memasangkan RP2040 dengan 2MB memori Flash, dan chip catu daya yang mendukung tegangan input dari 1,8-5,5V. Hal ini memungkinkan Pico mendapat daya dari berbagai sumber, termasuk dua atau tiga sel AA secara seri, atau satu sel lithium-ion.

Papan Pico menyediakan satu tombol tekan, yang dapat digunakan untuk masuk ke mode penyimpanan massal USB saat boot dan juga sebagai input umum, dan satu LED. Ini memperlihatkan 26 dari 30 pin GPIO pada RP2040, termasuk tiga dari empat input analog, ke bantalan nada 0,1”; header dapat disolder ke bantalan ini atau tepi castellatednya memungkinkan Pico disolder langsung ke papan pembawa. Pelanggan volume akan dapat membeli unit Pico pra-gulungan. Tata letak PCB Pico dirancang bersama dengan silikon dan paket RP2040:PCB dua lapis dengan bidang dasar yang kokoh dan pelarian GPIO yang menurut Adams "berfungsi".

Spesifikasi teknis lengkap dari RP2040, Raspberry Pi Pico, dan software development kit (SDK), baik untuk C/C++ atau MicroPython, tersedia di sini.